专利名称：将各控制轴加减速控制成为指令速度的数值控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及伺服电动机的位置的控制或者由该伺服电动机驱动控制的控制轴的位置的控制，特别是涉及这样一种数值控制装置，该数值控制装置在以下的控制中具有特点在伺服电动机中没有流过电流的状态下伺服电动机(可动部)进行惯性运动时的位置控制、以及伺服电动机中流过电流开始进行位置控制时的位置控制。
背景技术：
众所周知，在压铸机械或冲压机械中，在通过伺服电动机驱动可动侧模具(控制轴)进行模具开闭的机械中，打开模具时需要较大的力，所以一般切断向驱动可动侧模具的伺服电动机的供电，做成为没有流过电流的状态(该状态以下称为“伺服关断”)，通过油压从固定侧模具顶起工件以及可动侧模具，然后模具打开，在可动侧模具进行惯性运动时，采取在伺服电动机中流过电流的状态(以下将该状态称为“伺服开启”)，进行可动侧模具(控制轴)的位置控制。
在日本提出了有关以下的数值控制装置的专利申请(特愿2005-370821号)，并在2007年7月15日被公开(特开2007-172394号公报)，该数值控制装置对于在伺服关断状态下通过惯性进行移动的轴，与位置控制的移动指令同时地解除伺服关断，把切换为伺服开启时刻的实际速度作为移动指令的初速度，由此平滑地开始移动指令。
在压铸机械或冲压机械中可动部为大型部件时，采用通过两个以上的多个伺服电动机驱动控制该大型的可动部的同步控制。此时，在通过油压等从固定侧模具顶起工件以及可动侧模具时，由于被预起的部位产生微小的偏移等，因此未必会对两个以上的多个伺服电动机均等地传递顶起力。
而且，在上述的专利申请中，在对于在伺服关断状态下由外力推出而进行惯性运动的轴，进行伺服开启来开始进行移动指令的数值控制装置中，在联结多个伺服电动机进行同步运转时，将切换为伺服开启时刻的各个控制轴的实际速度作为各个移动指令的初速度，之后开始同一移动指令。
在联结多个伺服电动机进行同步运转时，将伺服开启时的各个控制轴的实际速度作为移动指令的初速度，通过相同的加速度进行加速，所以存在控制轴之间的位置差缓缓增大，对联结部施加负荷等问题(参照图20)。
发明内容
本发明的联结多个伺服电动机进行同步运转的数值控制装置的第一方式，具有实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态的时刻的、所指定的控制轴的实际速度；初速度设定单元，其将由所述实际速度检测单元检测出的实际速度设定为由所述多个伺服电动机分别驱动控制的控制轴的共同的移动指令的初速度；以及加减速控制单元，其将所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制成为指令速度。
根据本发明的联结多个伺服电动机进行同步运转的数值控制装置的第二方式，具有实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态的时刻的、由所述多个伺服电动机分别驱动控制的各个控制轴的实际速度；初速度设定单元，其根据由所述实际速度检测单元检测出的实际速度以及切换为在所述伺服电动机中流过电流的状态后的指令速度，设定所述控制轴的共同的移动指令的初速度；以及加减速控制单元，其将所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制成为指令速度。
本发明的联结多个伺服电动机进行同步运转的数值控制装置的第三方式，具有实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态的时刻的、由所述多个伺服电动机驱动控制的各个控制轴的实际速度；初速度设定单元，其将由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度中的最高速度和最低速度的中间值的速度设定为对于各个控制轴共同的移动指令的初速度；以及加减速控制单元，其将所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制成为指令速度。
所述初速度设定单元可以将所述实际速度检测单元检测出的最高速度和最低速度的平均值设定为对于各个控制轴共同的制动指令的初速度。
所述初速度设定单元可以将所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度的平均值设定为对于各个控制轴共同的移动指令的初速度。
本发明的联结多个伺服电动机进行同步运转的数值控制装置的第四方式，具有实际速度检测单元，其检测从没有流过电流的状态切换为流过电流的状态的时刻的、由所述多个伺服电动机驱动控制的各个控制轴的实际速度；初速度设定单元，其将由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度设定为各个控制轴的移动指令的初速度；目标对象轴选定单元，其根据所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度和切换为在所述伺服电动机中流过电流的状态后的指令速度间的大小关系，从这些控制轴中选定目标对象轴；以及加减速控制单元，其根据指令的加速度/减速度，以所述目标对象轴的位置以及速度作为目标对未被所述目标对象轴选定单元选定的控制轴进行加减速控制，在从伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态后的移动指令的执行过程中，缓缓地消除各个控制轴之间的位置差以及速度差。
所述目标对象选定单元对从伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时的各个控制轴的实际速度的平均值以及移动指令的指令速度进行比较，根据比较结果选定目标对象轴。
在本发明中，根据在切换为伺服开启的时刻指定的控制轴和各个控制轴的实际速度的大小关系、速度差来求出最佳的初速度，将各个控制轴的移动指令的初速度作为其共同的最佳初速度，由此在执行伺服开启后的移动指令时，控制轴之间的位置差不增大，所以可以减轻联结部的负荷。
而且，伺服开启时的移动指令的初速度作为各个控制轴的实际速度，根据实际速度的大小关系决定目标对象轴，其他的控制轴根据指令加速度/减速度将目标对象轴的位置以及速度作为目标进行加减速控制，在达到目标对象轴的位置以及速度的时刻，伺服开启后的各个控制轴之间的位置差以及伺服开启前(伺服关断时)的位置差都可以被消除，所以可以进一步减轻向联结部的负荷。
此外，因为缓缓地消除控制轴之间的位置差以及速度差，不会产生急剧的速度变化，还可以抑制机械的冲击。
通过参照附图对以下的实施方式进行说明，本发明上述以及其他的目的以及特点将会变得明确。在这些附图中 图1是具备速度取得单元的数值控制装置的主要部分的方框图。
图2表示伺服开启时的指令移动量的变化。
图3表示可忽略位置偏差量时的，伺服开启时的指令移动量(伺服电动机的速度)的变化。
图4表示伺服开启前后的伺服电动机的速度。
图5表示将伺服开启时取得的实际速度作为初速度以及目标速度时的伺服电动机的速度。
图6是伺服开启时的数值控制部的处理器在每个规定的分配周期执行的处理的流程图。
图7是本发明的数值控制装置的一实施方式的主要部分的方框图。
图8是在联结多个伺服电动机进行同步运转时，从伺服关断的状态开始，伺服开启时的数值控制部的处理器在每个规定的分配周期执行的处理的流程图。
图9是伺服开启后的移动指令的格式的例子(情况A)。
图10是伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法的第一例子(情况B)。
图11是伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法的第二例子(情况C)。
图12是伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法的第三例子(情况D)。
图13是伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法的第四例子(情况E)。
图14是进行伺服开启时的加减速的方法的第一例子(情况F)。
图15是进行伺服开启时的加减速的方法的第二例子(情况G)。
图16是进行伺服开启时的加减速的方法的第三例子(情况H)。
图17是进行伺服开启时的加减速的方法的第四例子(情况I)。
图18是进行伺服开启时的加减速的方法的第五例子(情况J)。
图19A是表示进行本发明实施方式的初速度设定以及加减速控制的算法的流程图。
图19B是图19A的流程的后续流程(按照指令的减速度使从动轴进行动作的处理)。
图19C是图19A的流程的后续流程(按照指令的加速度使从动轴进行动作的处理)。
图20是现有技术的例子，在该例子中将伺服开启时的各个控制轴的实际速度作为初速度，之后开始同一移动指令。
具体实施例方式 首先对本发明的前提，即，作为在上述的日本申请(特愿2005-370821号)中公开的发明的数值控制装置进行说明，在该数值控制装置中，从伺服电动机中没有流过电流的状态下由该伺服电动机驱动控制的控制轴进行惯性运动的状态，为了控制该控制轴的位置/速度使伺服电动机中流过电流从而切换为位置/速度控制状态时，不会产生速度变化，通过平滑的移动进行切换。
图1所示的数值控制装置与现有的数值控制装置相同，由数值控制部1和伺服控制部2构成，根据从数值控制部1所指令的移动指令，伺服控制部2进行伺服电动机3的位置/速度环控制，而且还进行电流环控制，来控制伺服电动机(由该伺服电动机驱动的控制轴)的位置/速度。与现有的数值控制装置的不同点在于，在数值控制部1中追加设置了速度取得单元13、与实际速度对应的位置偏差量的计算单元14以及加法减法器15、16，而且，在输出移动指令的位置指令单元12中，在伺服开启时将当前的实际速度作为初速度来进行移动指令的分配处理。
在进行伺服电动机3(由该伺服电动机驱动的控制轴)的位置控制时，位置指令单元12与现有技术相同，根据由NC程序所指令的移动指令或者由操作者所指令的移动指令，进行移动指令的分配处理，求出每个规定分配周期(移动指令输出周期)的分配指令移动量MCMD，经由加法减法器16输出给伺服控制部2的位置偏差计数器21。此时，因为没有来自加法减法器15的指令以及来自跟踪单元(Follow-up means)11的指令，所以将位置指令单元12求出的分配指令移动量MCMD原样不变地与位置偏差计数器21相加。
位置偏差计数器21对分配指令移动量MCMD进行加法运算，并且减去来自位置/速度检测器4的位置反馈量来求出位置偏差。在位置控制部22中，对该位置偏差乘以位置环增益来求出速度指令。
加法减法器23从该速度指令中减去从位置/速度检测器4反馈的速度反馈量来求出速度偏差。速度控制部24进行PI控制(比例积分控制)等速度环控制来求出转矩指令(电流指令)。加法减法器25，从速度控制部24取得的转矩指令减去从放大器27中设置的电流检测器反馈来的电流反馈量来求出电流偏差，由电流控制部26进行电流环控制，经由放大器27驱动控制伺服电动机3。
关于上述的位置控制动作，与现有的数值控制装置中的位置控制动作相比没有变化。
在切断伺服电动机3的动力源使之成为在伺服电动机3中没有流过电流的伺服关断时，伺服电动机3就可以自由地转动。因此，在通过油压等外力推出由该伺服电动机3驱动的控制轴(在压铸机械或冲压机械中，可动侧模具等)时，可动部以及伺服电动机就进行惯性运动。数值控制部1为了掌握该惯性运动中的伺服电动机3的位置(控制轴的位置)而具备跟踪单元11，在伺服关断时该跟踪单元11进行工作。
与伺服电动机3的惯性运动相伴，在位置偏差计数器21输入来自位置/速度检测器4的位置反馈信号。例如，当伺服电动机3在正方向上进行惯性运动时，在位置偏差计数器21中输入负值。数值控制部1的跟踪单元11在每个规定的周期读出该位置偏差计数器21的值，根据该读出的值对存储伺服电动机(可动部)3的当前位置的当前位置寄存器的值进行更新，并且，为了使位置偏差计数器21成为“0”，经由加法减法器16把对读出的值的符号进行反转后的值输出给位置偏差计数器21，使位置偏差计数器成为“0”。
此外，在该伺服关断时，从位置指令单元12经由加法减法器16的向位置偏差计数器21的输入，以及从加法减法器15经由加法减法器16的向位置偏差计数器21的输入都不存在。
以下，在伺服关断的状态中，跟踪单元11反复进行动作，一边更新伺服电动机的当前位置，一边使位置偏差计数器成为“0”。当从这样的伺服关断状态解除伺服关断将伺服电动机3与动力源连接，从而切换为在伺服电动机3中流过电流的伺服开启状态时，开始进行位置控制。
在通过伺服电动机驱动可动侧模具的压铸机械或冲压机械中，在可动侧模具(控制轴)通过油压等外力从固定侧模具被推出，从而打开了模具时，置成为伺服开启来开始进行位置控制。
在成为了该伺服开启时，数值控制部1的速度取得单元13取得由位置/速度检测器4检测并反馈来的实际速度，将该取得的实际速度输出给位置指令单元12。位置指令单元12将该实际速度作为初速度求出并输出分配指令移动量。此外，与实际速度对应的位置偏差量的计算单元14仅在成为伺服开启的最初的分配周期计算与速度取得单元13取得的该实际速度对应的位置偏差量。在加法减法器15中，对该计算出的位置偏差量与将位置偏差计数器中剩余的位置偏差量的符号进行反转后的值进行相加。通过加法减法器16将该计算出的值与从位置指令单元12输出的指令移动量进行相加，然后输出给位置偏差计数器21。
与实际速度相对应的位置偏差量的计算单元14所求出的与实际速度对应的位置偏差量，可通过以下方法求出。
位置偏差量＝速度/位置环增益 因此，当把伺服开启时的由位置/速度检测器4检测到的实际速度设为V0，把与伺服开启时的实际速度相当的位置偏差量设为ERRv0时，则为 ERRv0＝V0/位置环增益 根据伺服开启时的实际速度V0和位置环增益可求出位置偏差量ERRv0。
在此，当把在位置指令单元12中将实际速度作为初速度求出的伺服开启时的最初的分配周期的分配指令移动量设为MCMDv0，此外将伺服开启时在位置偏差计数器21中剩余的位置偏差量设为ERRsvon时，在伺服开启时的最初的分配周期中，对位置偏差计数器21输出的指令值为 MCMDv0+ERRv0-ERRsvon 而且，在之后的分配周期中，对位置偏差计数器21输出在位置指令单元12中将实际速度作为初速度、根据程序或操作员指令的移动指令求出的分配指令移动量。
图2表示该伺服开启时的指令移动量的变化。
在伺服关断伺服电动机3进行惯性运动的状态下，当开启伺服时，在该伺服开启后的最初的分配周期，如上所述，对位置偏差计数器21输出“MCMDv0+ERRv0-ERRsvon”的指令值。在之后的周期中，指令由位置指令单元12求出的，根据程序或操作者指令的移动指令，把速度取得单元13取得的实际速度作为初速度，进行了加减速处理后的指令移动量。
在伺服开启时的最初的分配周期中，如上所述，输出“MCMDv0+ERRv0-ERRsvon”的指令移动量，首先，把伺服开启时位置偏差计数器21中剩余的位置偏差量ERRsvon的符号进行反转后的“-ERRsvon”与位置偏差计算器21进行相加，由此来清除在该位置偏差计数器21中剩余的剩余移动量。此外，对位置偏差计数器21相加“ERRv0”，该“ERRv0”表示在直到伺服电动机3输出本次的移动指令的时间，即在1个分配周期期间所移动的移动量(与此时的实际速度对应的移动量)，从该值中减去位置反馈量。结果，位置偏差计数器21中剩余的量为位置指令单元12求出并输出的指令移动量“MCMDv0”，根据该分配指令移动量“MCMDv0”＝位置偏差量，驱动伺服电动机3，在伺服开启时按照进行惯性运动的速度开始驱动伺服电动机3，如图2所示，伺服电动机3的速度在伺服开启时不会急剧地减速，而能平滑地开始驱动伺服电动机3。
此外，在上述的例子中，对于伺服开启时在位置偏差计数器21中剩余的位置偏差量ERRsvon，在伺服开启时的最初的分配周期中，将其符号进行反转然后与位置偏差计数器21进行相加，但如果要在跟踪单元11将位置偏差计数器21清除为“0”的定时进行伺服开启，则该位置偏差量ERRsvon成为“0”，不需要加法减法器15，并且没有必要在伺服开启时的最初的分配周期以该位置偏差量ERRsvon对位置偏差计数器21进行偏置。此外，在可以忽略伺服开启时在位置偏差计数器21中剩余的位置偏差量ERRsvon的程度时，同样不需要将位置偏差量ERRsvon的符号进行反转与位置偏差计数器21相加，并且也不需要加法减法器15。图3表示此时的伺服开启时的指令移动量(伺服电动机的速度)。
如图4所示，如此驱动的伺服电动机将伺服开启时的伺服电动机的惯性速度作为初速度，之后进行加速被控制为程序或操作者指定的目标速度。
此外，通过将伺服开启时的实际速度作为初速度以及目标速度，还可以进行图5所示的使伺服开启后的速度保持恒定的控制。
图6是从伺服关断状态开始，伺服开启时的数值控制部1的处理器在每个规定的分配周期执行的处理的流程图。
判断控制轴(伺服电动机3)是否到达了NC程序或操作者指令的终点(步骤A1)。如果没有到达，则判断是否为伺服开启后的最初的周期(步骤A2)。在为最初的周期时，读取作为从位置/速度检测器4输出的当前速度的实际速度V0(步骤A3)，通过以下的式子计算与该实际速度V0相当的位置偏差量ERRv0(步骤A4)。
ERRv0＝V0/位置环增益 然后，在该时刻(伺服开启时)读取在位置偏差计数器21中存储的位置偏差量ERRsvon(步骤A5)。此外，将步骤A3中读出的实际速度V0作为初速度，计算与该实际速度V0对应的分配移动指令量MCMDv0(步骤A6)。然后，将在该步骤A6中求出的分配移动指令量MCMDv0以及在步骤A4中求出的与实际速度V0相当的位置偏差量ERRv0进行相加，并且相加将步骤A5中求出的位置偏差量ERRsvon的符号进行反转后的值，来求出指令移动量Pout(步骤A7)。
Pout＝MCMDv0+ERRv0-ERRsvon 对位置偏差计数器21输出如此求出的指令移动量Pout(步骤A8)，然后结束本次周期的移动指令的分配处理。
在下一个周期中，因为不是刚伺服开启之后的周期，所以从步骤A2转移至步骤A9，根据NC程序或操作者指令的指令速度将伺服开启时的实际速度V0设定为初速度，将分配移动指令量MCMDv0设定为指令移动量(步骤A10)，转移到步骤A8，将该指令移动量Pout输出给位置偏差计算器21，结束本次周期的移动指令的分配处理。
图7是执行以下处理的数值控制装置的主要部分的方框图。初速度设定单元17根据参数或实际速度的大小关系或速度差决定伺服开启时的各个控制轴的移动指令的初速度。参数是指定将实际速度作为初速度的基准轴的参数。对初速度设定单元17输入各个速度取得单元13、13’取得的实际速度。然后，根据基于所述输入的实际速度设定的参数、实际速度的大小关系或速度差，来决定初速度。所决定出的初速度被输出给位置指令单元12、12’以及与初速度相对应的位置偏差量的计算单元14、14’。位置指令单元12、12’将所述决定的初速度作为初速度求出并输出分配指令移动量。所述分配指令移动量可以通过图6的流程图中说明的方法求出。
图8是在联结多个伺服电动机进行同步运转时，从伺服关断的状态开始，伺服开启时的数值控制部1的处理器在每个规定的分配周期执行的处理的流程图。
判断控制轴是否到达了NC程序或操作者指令的终点(步骤B1)。如果没有到达，则判断是否为伺服开启后的最初的周期(步骤B2)。在为最初的周期时，判断是否通过参数设定来决定初速度(步骤B3)，在通过参数设定时，读取通过参数设定的基准轴的实际速度，将其作为初速度Vp(步骤B11)。另一方面，当判断为不是通过参数设定时，读取各个伺服电动机的当前速度V0(i)(步骤B4)。然后，根据当前速度V0(i)并基于初速度判定基准来决定初速度Vp(步骤B5)，计算与初速度Vp相当的位置偏差量ERRvp(i)(步骤B6)。此外，(i)表示轴的号码，在控制轴为两个时i＝1、2，在为三个时i＝1、2、3。
然后，在该时刻(伺服开启时)读取各个位置偏差计数器中存储的位置偏差量ERRsvon(i)(步骤B7)。此外，计算与在步骤B5或步骤B11中求出的初速度对应的分配移动指令量MCMDvp(i)(步骤B8)。将该步骤B8中求出的分配移动指令量MCMDvp(i)以及与步骤B6中求出的初速度Vp相当的位置偏差量ERRvp(i)相加，并且对步骤B7中求出的位置偏差量ERRsvon(i)的符号进行反转后进行相加，来求出各个移动指令量Pout(i)(步骤B9)。将求出的Pout(i)分别输出给位置偏差计数器(步骤B10)，然后本次周期的移动指令的分配处理结束。
然后，举几个例子对于如何决定初速度Vp进行说明。
下述的“情况A”到“情况E”是对于各个控制轴，在伺服开启时的各个控制轴的移动指令的初速度中设定共同的速度，使控制轴之间的位置差不会增加的例子。
·情况A(参照图9)是将基准轴的实际速度作为初速度的例子。
按照图9所示的格式指令伺服开启后的移动指令。在该格式中，X表示移动指令用信号的前端地址。动作类型被设定为绝对式或增量式，此外，控制轴数据被设为坐标值或移动量。将各个控制轴的在伺服开启时的移动指令的初速设为通过参数或者X+06指定的基准轴的实际速度。在初速度设定的第一例子中，将初速度设定单元17设定的各个控制轴在伺服开启时的移动指令的初速度设为通过参数或者上述指令的X+06指定的基准轴的实际速度。
以下的情况B至情况D是在伺服电动机驱动的控制轴为两个轴时，伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法的例子，根据指令速度以及第一轴以及第二轴在伺服开启时的实际速度的大小关系，设定初速度。此外，伺服开启后的移动指令如同在图9(情况A)中说明的那样。将伺服开启后的移动指令中的指令速度设为VCMD，将第一、第二轴在伺服开启时的实际速度分别设为v01、v02。
·情况B(参照图10)在VCDM＞v01并且VCDM＞v02时， 如果v01＞v02，则将移动指令的初速度设为v01， 如果v01＝v02，则将移动指令的初速度设为v01或v02， 如果v01＜v02，则将移动指令的初速度设为v02。
·情况C(参照图11)在VCDM＜v01并且VCDM＜v02时， 如果v01＞v02，则将移动指令的初速度设为v02， 如果v01＝v02，则将移动指令的初速度设为v01或v02， 如果v01＜v02，则将移动指令的初速度设为v01。
·情况D(参照图12)在VCMD≥v01且VCMD≤v02时，或者VCMD≤v01且VCMD≥v02时，将移动指令的初速度设为VCMD。
以上的情况B至情况D，为了简化说明，将伺服电动机驱动的控制轴设为两个轴，但即使在为三轴以上时也可以同样地求出移动指令的初速度。
·情况E(参照图13)通过伺服电动机驱动的控制轴为两个轴时的、伺服开启时的移动指令的初速度的决定方法，根据第一、第二轴在伺服开启时的实际速度以及其之间的速度来决定初速度。此外，伺服开启后的移动指令如图9(情况A)中说明的那样。
将伺服开启后的第一、第二轴在伺服开启时的实际速度分别设为v01、v02，将其之间的速度设为vp。然后，使第一、第二轴的移动指令的初速度都为vP，来开始移动指令。
以上的情况E为了简化说明，将伺服电动机驱动的控制轴设为两个轴，但即使在为三轴以上时也同样将移动指令的初速度设为vP。
然后，对于以下的实施方式进行说明，在该实施方式中，根据伺服电动机驱动的控制轴为第一轴、第二轴以及第三轴这样的三个轴时的，伺服开启时的实际速度以及其之间的速度设定初速度。伺服开启后的移动指令如图9中说明的那样。当把伺服开启后的第一、第二、第三轴在伺服开启时的实际速度分别设为v01、v02以及v03，把各个控制轴的共同的移动指令的初速度设为vP时，在v01＞v02＞v03时，设为最高速度(v01)和最低速度(v03)的平均速度vP＝(v01+v03)/2，或者设为各个控制轴的实际速度的平均速度vP＝(v01+v02+v03)/3，来开始移动指令。以上为了简化说明，将伺服电动机驱动的控制轴设为三个轴，但即使为四个轴以上时也可以同样地求出移动指令的初速度。
以下的情况F至情况J是不把移动指令的初速度设定为各轴共同的值，而是选择各个控制轴的实际速度的例子。
以下的情况F至情况J表示由伺服电动机驱动的控制轴为两个轴时的、进行伺服开启时的加减速的例子。伺服开启后的移动指令如图9中说明的那样。将伺服开启后的移动指令中的指令速度设为VCMD，将第一、第二轴在伺服开启时的实际速度分别设为v01、v02。
·情况F(参照图14)在VCMD＞v01且VCMD＞v02时，将速度快的第一轴设为从动轴，将速度慢的第二轴设为目标对象轴。在伺服开启后，目标对象轴(第二轴)进行遵照移动指令的控制，从动轴(第一轴)为了与目标对象轴的速度以及位置相符合，进行以下的追踪控制。
(1)从动轴(第一轴)以伺服开启时的速度v01继续进行移动。
(2)在时间tb从动轴的速度与目标对象轴(第二轴)的速度相比发生逆转，目标对象轴和从动轴的位置差转为减小，但为了使此时的位置差Sa成为Sb，通过以下的计算式求出转为加速的时间tc。
当把在时间tb的从动轴(第一轴)和目标对象轴(第二轴)的位置分别设为P1tb，P2tb时， 根据Sa＝Sb， P1tb-P2tb＝(tc-tb)×(VCMD-v01) 因此，tc＝(P1tb-P2tb)/(VCMD-v01)+tb (3)在时间tc之后，从动轴开始加速，在时间td达到目标速度VCMD的阶段位置差成为0。
·情况G(参照图15)在v01≤VCMD≥(v01+v02)/2时， 将速度快的第一轴设为从动轴，将速度慢的第二轴设为目标对象轴。在伺服开启后，目标对象轴(第二轴)进行遵照移动指令的控制，从动轴(第一轴)为了与目标对象轴的速度以及位置相符合，进行以下的追踪控制。
(1)从动轴(第一轴)按照指令的减速度进行减速。
(2)在时间tb从动轴的速度与目标对象轴(第二轴)的速度一致。当把此时的速度设为Vtb时，以后从动轴按照速度Vtb继续进行移动。此时，从动轴的速度与目标对象轴(第二轴)的速度相比大小发生逆转，目标对象轴和从动轴的位置差转为减小，但为了此时的位置差Sa成为Sb，通过以下的计算式求出转为加速的时间tc。
当把在时间tb的从动轴(第一轴)和目标对象轴(第二轴)的位置分别设为P1tb，P2tb时， 根据Sa＝Sb， P1tb-P2tb＝(tc-tb)×(VCMD-Vtb) 因此，tc＝(P1tb-P2tb)/(VCMD-Vtb)+tb (3)在时间tc之后，从动轴开始加速，在时间td达到目标速度VCMD的阶段位置差成为0。
·情况H(参照图16)在VCMD＜v01且VCMD＜v02时， 将速度快的第一轴设为目标对象轴，将速度慢的第二轴设为从动轴。在伺服开启后，目标对象轴(第一轴)进行遵照移动指令的控制，从动轴(第二轴)为了与目标对象轴的速度以及位置相符合，进行以下的追踪控制。
(1)从动轴(第二轴)以伺服开启时的速度v02继续进行移动。
(2)在时间tb从动轴(第二轴)的速度与目标对象轴(第一轴)的速度一致，在此之后两个轴的速度的大小与之前相比发生逆转，目标对象轴和从动轴的位置差转为减小，但为了使此时的位置差Sa成为Sb，通过以下的计算式求出转为减速的时间tc。
当把在时间tb的目标对象轴(第一轴)和从动轴(第二轴)的位置分别设为P1tb，P2tb时， 根据Sa＝Sb， P1tb-P2tb＝(tc-tb)×(v02-VCMD) 因此，tc＝(P1tb-P2tb)/(v02-VCMD)+tb (3)在时间tc之后，从动轴开始减速，在时间td达到了目标速度VCMD的阶段位置差成为0。
·情况I(参照图17)在v02≤VCMD＜(v01+v02)/2时， 将速度快的第一轴设为目标对象轴，将速度慢的第二轴设为从动轴。在伺服开启后，目标对象轴(第一轴)进行遵照移动指令的控制，从动轴(第二轴)为了与目标对象轴的速度以及位置相符合，进行以下的追踪控制。
(1)从动轴(第二轴)以指令的加速度进行加速。
(2)在时间tb从动轴的速度与目标对象轴的速度一致。当把此时的速度设为Vtb时，以后从动轴以速度Vtb继续进行移动。此时，从动轴的速度与目标对象轴(第一轴)的速度相比大小发生逆转，目标对象轴和从动轴的位置差转为减小，但为了使此时的位置差Sa成为Sb，通过以下的计算式求出转为减速的时间tc。
当把在时间tb的目标对象轴(第一轴)和从动轴(第二轴)的位置分别设为P1tb，P2tb时， 根据Sa＝Sb， P1tb-P2tb＝(tc-tb)×(Vtb-VCMD) 因此，tc＝(P1tb-P2tb)/(Vtb-VCMD)+tb (3)在时间tc之后，从动轴开始减速，在时间td达到目标速度VCMD的阶段位置差成为0。
以上为了简化说明将伺服电动机驱动的控制轴设为两个轴，但在为三轴以上时，也可以通过设定目标对象轴，将其他的轴设为从动轴，由此进行相同的加减速控制。
·情况J(图18) 在上述情况F至情况I中，将时间tc之后的从动轴的动作设为通过与目标对象轴共同的加速度进行加速，或者通过共同的减速度进行减速，但为了使位置差Sa＝Sb可以对从动轴进行加减速控制，所以如图18所示，时间tc之后的从动轴的加速度可以与目标对象轴不同(将其设为情况J)。在把目标对象轴达到指令速度VCMD时的时间设为te，把目标对象轴和从动轴的加速度分别设为A1、A2时，则有 te＝tb+(VCMD-v01)/A1 td＝tc+(VCMD-v01)/A2 由于Sa＝Sb P1tb-P2tb＝[(tc-tb)+(td-te)]×(VCMD-v01)/2 ＝{(tc-tb)+[tc+(VCMD-v01)/A2] -[tb+(VCMD-v01)/A1]}×(VCMD-v01)/2 因此， tc＝(P1tb-P2tb)/(VCMD-v01)+tb +(VCMD-v01)/2A1-(VCMD-v01)/2A2 图19A至图19C是表示本发明的数值控制装置执行初速度设定以及加减速控制的算法的流程图。
首先，如图19A所示，判断是否处于伺服开启状态(步骤C1)，如果不是伺服开启，则将状态1设为“0”，将状态2设为“0”(步骤C13)。在为伺服开启时，判断该伺服开启是否为刚刚从伺服关断进行切换后的伺服开启(步骤C2)，当判断为刚刚从伺服关断进行切换后的伺服开启时，将各个控制轴的初速度设为各个控制轴的实际速度，计算各个控制轴的实际速度的平均值(步骤C3)。然后，判断在步骤C3中求出的平均值是否在指令速度以下(步骤C4)。当判断为平均值在指令速度以下时，将目标对象轴设定为最慢的轴，将从动轴设定为该目标对象轴以外的轴(步骤C5)，然后进行图19B所示的处理。当判断为平均值大于指令速度时，将目标对象轴设定为最快的轴，将从动轴设定为该目标对象轴以外的轴(步骤C26)，然后进行图19C所示的处理。
图19B是表示按照指令的减速度使从动轴进行动作的处理的流程图。
开始对于各个从动轴的处理，判断是处理对象的控制轴还是从动轴(步骤C7)。当判断为从动轴时，接下来判断状态1是“0”还是“2”或者还是“4”(步骤C8、C9、C10)。
当判断状态1为“0”时(步骤C8)，判断实际速度是否小于指令速度(步骤C16)。当判断为实际速度小于指令速度时，执行保持初速度的等速动作，并将状态1设为“1”(步骤C17)然后转移至步骤C12。另一方面，当在步骤C16中判断为实际速度大于指令速度时，按照指令的减速度执行减速动作，将状态1设为“2”(步骤C25)，然后转移至步骤C12。
在判断出状态1为“2”时(步骤C9)，计算与目标对象轴的速度差(步骤C18)。判断速度差是否从减小倾向转为增大倾向(步骤C19)，在判断为NO时转移至步骤C25，在判断为YES时进行保持前一次的实际速度的等速动作，将状态1设为“3”(步骤C20)，然后进入到步骤C10。
当判断出状态1为“4”时(步骤C10)，接着判断是否经过了规定的时间(步骤C11)，在判断为NO时，判断是否对于全部的控制轴进行了处理(步骤C12)。当判断为还没有对全部的控制轴进行处理时返回到步骤C7。
当在步骤C2中判断为不是刚伺服开启之后时，判断状态1和2是否全部为“0”(步骤C14)。在判断为步骤1和2全部为“0”时，转移至步骤C3。在判断出状态1和2不全是“0”时，判断状态1是否不是“0”(步骤C15)。当判断为状态1不是“0”时，进行步骤C6的处理。另一方面，当判断出状态1是“0”时进行图19C所示的处理。
当在步骤C10中判断出状态1不是“4”时，计算与目标对象轴的位置差(步骤C21)，判断位置差是否从增加转为减少(步骤C22)。在判断为YES时，计算转为加速的时间，将状态1设为“4”(步骤S23)。当在步骤C22中判断为NO时，按照与上次相同的速度进行动作(步骤C27)，然后转移至步骤C12。在步骤C11中判断是否经过了规定的时间。在经过了规定的时间时，按照指令的加速度进行加速动作(步骤C24)，然后转移至步骤C12。另一方面，当在步骤C11中判断为NO时，判断是否对所有的控制轴进行了处理(步骤C12)，在判断为YES时，结束处理，在判断为NO时，返回步骤C7。当在步骤C14和步骤C15中判断为NO时，进行图19C所示的处理。
图19C是表示按照指令的加速度使从动轴进行动作的处理的流程图。
开始对于各个控制轴的处理(步骤D1)，判断处理对象的控制轴是否为从动轴(步骤D2)。在判断为YES时，判断状态2是“0”还是“2”或者还是“4”(步骤D3、D4、D5)。
当判断状态2为“0”时(步骤D3)，判断实际速度是否大于指令速度(步骤D8)。当判断为YES时，执行保持初速度的等速动作，并将状态2设为“1”(步骤D9)。当判断为NO时，按照指令的加速度执行加速动作，将状态2设为“2”(步骤D17)，然后进入步骤D7。
在判断出状态2为“2”时(步骤D4)，计算与目标对象轴的速度差(步骤D10)，判断速度差是否从减小转为增大(步骤D11)。在判断为NO时转移至步骤D17，在判断为YES时进行保持前一次的实际速度的等速动作，将状态2设为“3”(步骤D12)。
当判断出状态2为“4”时(步骤D5)，计算与目标对象轴的速度差(步骤D13)，判断速度差是否从增大转为减小(步骤D14)。在判断为YES时计算转为减速的时间，并将状态2设为“4”(步骤D15)。在判断为NO时按照与上次相同的速度进行动作(步骤D18)，然后转移至步骤D7。
在步骤D6中判断是否经过了规定的时间。在判断为YES时，按照指令的减速度进行减速动作(步骤D16)，然后转移至步骤D7。当在步骤D7中判断为没有对所有的控制轴进行处理时，返回步骤D2。
权利要求
1.一种数值控制装置，其连接多个伺服电动机进行同步运转，其特征在于，
具有下述单元
实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时刻的、所指定的控制轴的实际速度；
初速度设定单元，其将所述实际速度检测单元检测出的实际速度设定为由所述多个伺服电动机分别驱动控制的控制轴的共同的移动指令的初速度；以及
加减速控制单元，其将由所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制到指令速度。
2.一种数值控制装置，其连接多个伺服电动机进行同步运转，其特征在于，
具有下述单元
实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时刻的、由所述多个伺服电动机分别驱动控制的各个控制轴的实际速度；
初速度设定单元，其根据由所述实际速度检测单元检测出的实际速度以及切换为在所述伺服电动机中流过电流的状态后的指定速度，设定所述控制轴的共同的移动指令的初速度；以及
加减速控制单元，其将由所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制到指令速度。
3.一种数值控制装置，其连接多个伺服电动机进行同步运转，其特征在于，
具有下述单元
实际速度检测单元，其检测从所述伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时刻的、由所述多个伺服电动机驱动控制的各个控制轴的实际速度；
初速度设定单元，其将由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度中的最高速度和最低速度的中间值的速度设定为对于各个控制轴共同的移动指令的初速度；以及
加减速控制单元，其将由所述初速度设定单元设定的初速度作为初速度，将各个控制轴加减速控制到指令速度。
4.根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于，
所述初速度设定单元将由所述实际速度检测单元检测出的最高速度和最低速度的平均值设定为对于各个控制轴共同的移动指令的初速度。
5.根据权利要求3所述的数值控制装置，其特征在于，
所述初速度设定单元将由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度的平均值设定为对于各个控制轴共同的移动指令的初速度。
6.一种数值控制装置，其连接多个伺服电动机进行同步运转，其特征在于，
具有下述单元
实际速度检测单元，其检测从没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时刻的、由所述多个伺服电动机驱动控制的各个控制轴的实际速度；
初速度设定单元，其将由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度设定为各个控制轴的移动指令的初速度；
目标对象轴选定单元，其根据由所述实际速度检测单元检测出的各个控制轴的实际速度和切换为在所述伺服电动机中流过电流的状态后的指令速度间的大小关系，从这些控制轴中选定目标对象轴；以及
加减速控制单元，其根据指令的加速度/减速度，以所述目标对象轴的位置以及速度作为目标对没有被所述目标对象轴选定单元选定的控制轴进行加减速控制，
在从伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态后的移动指令的执行过程中，慢慢地消除各个控制轴之间的位置差以及速度差。
7.根据权利要求6所述的数值控制装置，其特征在于，
所述目标对象选定单元根据对从伺服电动机中没有流过电流的状态切换为流过电流的状态时的各个控制轴的实际速度的平均值和移动指令的指令速度进行比较的结果选定目标对象轴。
全文摘要
本发明提供一种将各控制轴加减速控制成为指令速度的数值控制装置。该数值控装置，通过参数的设定或根据实际速度的大小关系或速度差来求出伺服开启时各个控制轴的移动指令的初速度，由此在执行伺服开启后的移动指令时，使控制轴之间的位置差不会增大。此外，将移动指令的初速度设为各个控制轴的实际速度，根据实际速度的大小关系决定目标对象轴，根据指令加速度/减速度以目标对象轴的位置以及速度为目标对其他的控制轴进行加减速控制，在伺服开启后的移动指令的执行过程中，缓缓地消除控制轴之间的位置差以及速度差，不会产生急剧的速度变化，可抑制机械的冲击。
文档编号G05B19/416GK101339428SQ20081013186
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月1日 优先权日2007年7月2日
发明者菱川哲夫, 出射敬 申请人:发那科株式会社